JP2015227636A

JP2015227636A - 筒内直接噴射式内燃機関及び筒内直接噴射式内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2015227636A
Application number: JP2014113521A
Authority: JP
Inventors: 航平小玉; Kohei Kodama
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2034-05-30
Also published as: WO2015181608A1; US9995266B2; DE112015002575T5; CN106460719B; CN106460719A; JP6237475B2; US20170101975A1

Abstract

【課題】筒内直接噴射式内燃機関においてノッキングの発生を正確に検出する。【解決手段】シリンダヘッド３は、シリンダヘッド本体３ｃと、長手軸線ＬＥに関し吸気ポート４が形成された側のシリンダヘッド本体の側壁面３ａからそれぞれ対応する気筒まで延びる複数の燃料ポートと、燃料ポートの開口周りの側壁面３ａからそれぞれ突出する複数の噴射弁取り付けボス７であって、燃料ポートに筒内直接噴射式燃料噴射弁をそれぞれ取り付けるのに適した噴射弁取り付けボスと、噴射弁取り付けボスに隣接しつつ側壁面３ａから突出する複数の突起９と、を備える。シリンダブロック２は、シリンダブロック本体２ｃと、長手軸線に関しシリンダヘッド本体の側壁面３ａと同じ側のシリンダブロック本体の側壁面から突出するセンサ取り付けボス１１であって、ノックセンサを取り付けるのに適したセンサ取り付けボスを備える。【選択図】図２

Description

本発明は筒内直接噴射式内燃機関及び筒内直接噴射式内燃機関の制御装置に関する。

シリンダブロックと、シリンダブロックの頂面上に固定されたシリンダヘッドとを含む機関本体を備え、機関本体はその長手軸線に沿って整列された複数の気筒を有し、シリンダヘッドには、前記長手軸線に関し吸気ポートが形成された側のシリンダヘッドの側壁面からそれぞれ対応する気筒まで延びる複数の燃料ポートが形成され、前記燃料ポートに筒内直接噴射式燃料噴射弁が取り付けられ、前記長手軸線に関し前記シリンダヘッドの側壁面と同じ側のシリンダブロックの側壁面にノックセンサが取り付けられている、筒内直接噴射式内燃機関が公知である（特許文献１参照）。

特開平５−０７９９０１号公報

ところで、ノッキングが発生すると特定の周波数の振動が発生する。この振動がシリンダヘッド内及びシリンダブロック内を進行してノックセンサに到達すると、ノックセンサによりノッキングの発生が検出される。

しかしながら、特許文献１ではシリンダヘッドを貫通して延びる燃料ポートが設けられるので、燃料ポートが設けられない場合に比べて、シリンダヘッドの剛性が低下する。このため、ノッキングの発生を表す振動がノックセンサまで到達しにくくなるおそれがある。あるいは、ノックセンサにより検出されるノイズが増大するおそれがある。いずれにしても、ノッキングの発生を正確に検出できないおそれがある。

本発明の一観点によれば、シリンダブロックと、シリンダブロックの頂面上に固定されたシリンダヘッドとを含む機関本体を備え、機関本体はその長手軸線に沿って整列された複数の気筒を有し、前記シリンダヘッドが、シリンダヘッド本体と、前記長手軸線に関し吸気ポートが形成された側の前記シリンダヘッド本体の側壁面からそれぞれ対応する気筒まで延びる複数の燃料ポートと、前記燃料ポートの開口周りの前記シリンダヘッド本体の前記側壁面からそれぞれ突出する複数の噴射弁取り付けボスであって、前記燃料ポートに筒内直接噴射式燃料噴射弁をそれぞれ取り付けるのに適した噴射弁取り付けボスと、少なくとも１つの前記噴射弁取り付けボスに隣接しつつ前記シリンダヘッド本体の前記側壁面から突出する少なくとも１つの突起と、を備えており、前記シリンダブロックが、シリンダブロック本体と、前記長手軸線に関し前記シリンダヘッド本体の前記側壁面と同じ側の前記シリンダブロック本体の側壁面から突出するセンサ取り付けボスであって、ノックセンサを取り付けるのに適したセンサ取り付けボスを備えている、筒内直接噴射式内燃機関が提供される。

本発明の別の観点によれば、シリンダブロックと、シリンダブロックの頂面上に固定されたシリンダヘッドとを含む機関本体を備え、機関本体はその長手軸線に沿って整列された複数の気筒を有し、前記シリンダヘッドが、シリンダヘッド本体と、前記長手軸線に関し吸気ポートが形成された側の前記シリンダヘッド本体の側壁面からそれぞれ対応する気筒まで延びる複数の燃料ポートと、前記燃料ポートの開口周りの前記シリンダヘッド本体の前記側壁面からそれぞれ突出する複数の噴射弁取り付けボスであって、前記燃料ポートに筒内直接噴射式燃料噴射弁をそれぞれ取り付けるのに適した噴射弁取り付けボスと、前記シリンダヘッド本体の前記側壁面から突出すると共に、少なくとも１つの前記噴射弁取り付けボスを前記シリンダヘッドのロアデッキに連結する少なくとも１つの連結部分と、を備えており、前記シリンダブロックが、シリンダブロック本体と、前記長手軸線に関し前記シリンダヘッド本体の前記側壁面と同じ側の前記シリンダブロック本体の側壁面から突出するセンサ取り付けボスであって、ノックセンサを取り付けるのに適したセンサ取り付けボスを備えている、筒内直接噴射式内燃機関が提供される。

本発明の更に別の観点によれば、上述の筒内直接噴射式内燃機関の制御装置であって、前記噴射弁取り付けボスに取り付けられ、筒内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁と、前記センサ取り付けボスに取り付けられ、ノッキングの発生を検出するためのノックセンサと、前記シリンダヘッドに形成された点火栓受容孔に取り付けられた点火栓と、点火時期を制御する制御器と、を備え、前記制御器は前記ノックセンサの出力に基づいて点火時期を制御する、制御装置が提供される。

筒内直接噴射式内燃機関においてノッキングの発生を正確に検出することができる。

機関本体の概略頂面図である。機関本体の概略側面図である。機関本体の部分拡大概略側面図である。機関本体の概略縦断面図である。機関本体の斜視図である。図３の線Ｘに沿って見たシリンダヘッドの部分断面図である。図３の線Ｙに沿って見たシリンダヘッドの部分断面図である。連結の仕方を説明する部分断面図である。連結の仕方の別の実施例を説明する部分断面図である。連結の仕方の更に別の実施例を説明する部分断面図である。別の実施例を示す図６Ａと同様のシリンダヘッドの部分断面図である。別の実施例を示す図６Ｂと同様のシリンダヘッドの部分断面図である。更に別の実施例を示す図６Ａと同様のシリンダヘッドの部分断面図である。図４の線Ｚに沿って見たシリンダヘッドの部分断面図である。更に別の実施例を示す機関本体の概略側面図である。更に別の実施例を示す機関本体の概略側面図である。更に別の実施例を示す機関本体の概略側面図である。更に別の実施例を示す機関本体の概略側面図である。更に別の実施例を示す、図１０と同様なシリンダヘッドの部分断面図である。筒内直接噴射式内燃機関の全体図である。点火時期制御を行うためのフローチャートである。

図１から図５を参照すると、火花点火式の筒内直接噴射式内燃機関の機関本体１はシリンダブロック２と、シリンダブロック２の頂面上に固定されたシリンダヘッド３とを含む。これらシリンダブロック２及びシリンダヘッド３は例えばアルミ合金から形成される。一方、機関本体１は、機関本体１の長手軸線ＬＥに沿って整列された複数の気筒１ａを有する。図１から図５に示される実施例では、機関本体１は１番気筒＃１、２番気筒＃２、３番気筒＃３、及び４番気筒＃４を有する。なお、図２及び図３において１ｐはシリンダブロック２内及びシリンダヘッド３内を延びる潤滑油通路を示しており、図３において３ｓはシリンダヘッド３に形成された複数の点火栓受容孔を示している。点火栓受容孔３ｓは点火栓を受容するのに適している。

シリンダブロック２の頂部には平面上に拡がるアッパデッキ２ｄが形成されており、このアッパデッキ２ｄの頂面はシリンダブロック２の頂面を構成する。一方、シリンダヘッド３の底部には平面上に拡がるロアデッキ３ｄが形成されており、このロアデッキ３ｄの底面はシリンダヘッド３の底面を構成する。シリンダブロック２の頂面とシリンダヘッド３の底面とは互いに重ねられ、したがってシリンダブロック２とシリンダヘッド３とが互いに固定される。

また、シリンダヘッド３はシリンダヘッド本体３ｃを有し、シリンダヘッド本体３ｃには、長手軸線ＬＥの一側に位置するシリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａからそれぞれ対応する気筒１ａまでシリンダヘッド本体３ｃ内を延びる複数の吸気ポート４と、長手軸線ＬＥの他側に位置するシリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ｂからそれぞれ対応する気筒１ａまでシリンダヘッド本体３ｃ内を延びる複数の排気ポート５とがそれぞれ形成される。特に図４に示されるように、吸気ポート４の外壁面４ａがシリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａから外方に、すなわちシリンダヘッド本体３ｃから離れる方向に突出している。

更に、シリンダヘッド本体３ｃには、長手軸線ＬＥに関し吸気ポート４が形成された側の側壁面３ａからそれぞれ対応する気筒１ａまでシリンダヘッド本体３ｃ内を延びる複数の燃料ポート６が形成される。図１から図５に示される実施例では、燃料ポート６はそれぞれ対応する吸気ポート４と、シリンダヘッド３のロアデッキ３ｄとの間に形成される。

シリンダヘッド本体３ｃには更に、燃料ポート６の開口周りのシリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａからそれぞれ外方に突出する複数の噴射弁取り付けボス７が形成される。言い換えると、燃料ポート６に噴射弁取り付けボス７がそれぞれ付設される。これら噴射弁取り付けボス７にはそれぞれ対応する燃料ポート６に連通するボス穴７ａが形成されており、ボス穴７ａは筒内直接噴射式燃料噴射弁を受容するのに適している。すなわち、噴射弁取り付けボス７は筒内直接噴射式燃料噴射弁をそれぞれ対応する燃料ポート６ないしシリンダヘッド３に取り付けるのに適している。また、噴射弁取り付けボス７はそれぞれ円筒状をなしている。

シリンダヘッド本体３ｃには更に、吸気ポート４とロアデッキ３ｄとの間において、シリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａからそれぞれ外方に突出する複数の保持具取り付けボス８が形成される。これら保持具取り付けボス８にはボス穴８ａがそれぞれ形成されており、ボス穴８ａは例えば燃料噴射弁に燃料を供給する燃料パイプ（図示しない）を保持する保持具（図示しない）を受容するのに適している。すなわち、保持具取り付けボス８は保持具をシリンダヘッド３に取り付けるのに適している。

シリンダヘッド本体３ｃには更に、すべての噴射弁取り付けボス７に隣接しつつシリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａからそれぞれ外方に突出する複数の突起９が形成される。これら突起９はそれぞれ円柱状をなしている。図示しない別の実施例では、突起９は円錐状、円錐台状など、種々の形状をなしている。

ここで、各気筒１ａに１つの吸気ポート４及び１つの噴射弁取り付けボス７が設けられるという見方もできる。そうすると、図１から図５に示される実施例では、各気筒１ａに突起９が設けられ、各気筒１ａにおいて噴射弁取り付けボス７と突起９とが互いに隣接しているということになる。

図６Ａは図３の線Ｘに沿って見たシリンダヘッド３の部分断面図であり、図６Ｂは図３の線Ｙに沿って見たシリンダヘッド３の部分断面図である。図６Ａに示されるように、噴射弁取り付けボス７は、その側面のうちロアデッキ３ｄに対面する側面部分においてロアデッキ３ｄに連結され、突起９に対面する側面部分においてそれぞれ隣接する突起９の側面に連結される。また、突起９は、図６Ａに示されるように、その側面のうち噴射弁取り付けボス７に対面する側面部分において噴射弁取り付けボス７に連結され、その側面のうち保持具取り付けボス８に対面する側面部分において、シリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａから外方に突出する壁状部分１０を介して保持具取り付けボス８の側面に連結される。突起９は更に、図６Ｂに示されるように、その側面のうちロアデッキ３ｄに対面する側面部分においてロアデッキ３ｄに連結される。更に、保持具取り付けボス８はその側面のうち吸気ポート４に対面する側面部分において、吸気ポート４の外壁面４ａに連結される。したがって、突起９は、壁状部分１０及び保持具取り付けボス８を介して吸気ポート４の外壁面４ａに連結されるということになる。

連結の仕方について更に詳しく説明すると、図６Ａ及び図７Ａに示されるように、噴射弁取り付けボス７と突起９とは接続部分Ｃ１を介して互いに連結される。また、図６Ａに示されるように、噴射弁取り付けボス７とロアデッキ３ｄとは接続部分Ｃ２を介して互いに連結され、保持具取り付けボス８と吸気ポート４とは接続部分Ｃ３を介して互いに連結される。更に、図６Ｂに示されるように、突起９とロアデッキ３ｄとは接続部分Ｃ４を介して互いに連結される。ここで、接続部分Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４はいずれも、シリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａから外方に突出する。

図７Ｂ及び図７Ｃは連結の仕方の別の実施例を示している。図７Ｂに示される別の実施例では、噴射弁取り付けボス７と突起９とは、これらの側面が互いに接することにより互いに連結される。図７Ｃに示される別の実施例では、噴射弁取り付けボス７と突起９とが部分的に互いに合体することにより互いに連結される。すなわち、図７Ｂ及び図７Ｃに示される実施例では、接続部分Ｃ１を介することなく噴射弁取り付けボス７と突起９とが互いに連結される。噴射弁取り付けボス７とロアデッキ３ｄとの間の連結、保持具取り付けボス８と吸気ポート４との間の連結、及び、突起９とロアデッキ３ｄとの間の連結も同様である。

上述の説明からわかるように、噴射弁取り付けボス７は突起９を介してロアデッキ３ｄに連結される。この意味で、突起９を、シリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａから外方に突出すると共に噴射弁取り付けボス７をロアデッキ３ｄに連結する連結部分と考えることができる。すなわち、噴射弁取り付けボス７は連結部分を介してロアデッキ３ｄに連結される。ここで、この連結部分は上述した接続部分Ｃ２とは異なっている。そうすると、噴射弁取り付けボス７は一方では、その側面のうちロアデッキ３ｄに対面する側面部分において接続部分Ｃ２を介しロアデッキ３ｄに連結され、他方では連結部分を介してロアデッキ３ｄに連結されるという見方もできる。

更に図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、突起９はそれぞれ隣接する噴射弁取り付けボス７、壁状部分１０、及びロアデッキ３ｄよりも外方に突出している。すなわち、突起９の先端部分９ａの側面は、その全周にわたってシリンダヘッド３の他の部分に連結されておらず、シリンダヘッド３以外の部品にも連結されておらず、したがって自由端部分であると考えることができる。これに対し、突起９の末端部分９ｂの側面は噴射弁取り付けボス７、壁状部分１０、及びロアデッキ３ｄのいずれかに連結されており、したがって固定端部分であると考えることができる。

図８Ａ、図８Ｂ及び図９は別の実施例を示している。図８Ａ及び図８Ｂに示される別の実施例では、突起９はその側面において噴射弁取り付けボス７の側面と連結されていない。また、突起９はその側面においてロアデッキ３ｄと連結されていない。更に、壁状部分１０が設けられておらず、したがって突起９はその側面において保持具取り付けボス８の側面と連結されていない。すなわち、本発明では、突起９は噴射弁取り付けボス７と連結されていても連結されていなくてもよく、ロアデッキ３ｄと連結されていても連結されていなくてもよく、保持具取り付けボス８と連結されていても連結されていなくてもよい。

一方、図９に示される別の実施例では、突起９の先端部分９ａの側面が例えば噴射弁取り付けボス７の側面に連結される。この場合、先端部分９ａは自由端部分を構成せず、したがって突起９は自由端部分を有していない。

なお、図６Ａ，図６Ｂ，図８Ａ，図８Ｂ，図９ではシリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａは平坦面として描かれているけれども、シリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａはシリンダヘッド本体３ｃの輪郭形状に依存し、実際には平坦でない場合もある。

ここで、突起９と噴射弁取り付けボス７とに着目すると、図８Ａ及び図８Ｂに示される実施例では、突起９と噴射弁取り付けボス７とは互いに連結されていない。この場合、突起９の側面のうち噴射弁取り付けボス７に対面する側面部分９ｓ及び噴射弁取り付けボス７の側面のうち突起９に対面する側面部分７ｓはそれぞれの先端ないし外端からシリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａまで、全体が露出している。これに対し、図６Ａ及び図６Ｂに示される実施例では、突起９と噴射弁取り付けボス７とは互いに連結される。この場合、突起９の側面部分９ｓ及び噴射弁取り付けボス７の側面部分７ｓは、それらの先端部分からシリンダヘッド本体３ｃに向かう方向に関し、一部が接続部分Ｃ１により隠され、残りが露出する。なお、図７Ｂ又は図７Ｃに示される実施例では、突起９の側面部分９ｓが噴射弁取り付けボス７の側面部分７ｓにより隠され、噴射弁取り付けボス７の側面部分７ｓが突起９の側面部分９ｓにより隠される。また、図９に示される実施例では、突起９の側面部分９ｓ及び噴射弁取り付けボス７の側面部分７ｓの全部が隠される。すなわち、突起９の側面部分９ｓ及び噴射弁取り付けボス７の側面部分７ｓの少なくとも一部が隠れているときには、突起９と噴射弁取り付けボス７とが互いに連結されているということになる。

一方、突起９と噴射弁取り付けボス７とが互いに連結されていない図８Ａ及び図８Ｂの例では、突起９と噴射弁取り付けボス７との間の境界領域Ｒ９７は、面の形をなしており、シリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａに一致する。これに対し、突起９と噴射弁取り付けボス７とが互いに連結されている図６Ａ及び図６Ｂの例では、面の形の境界領域Ｒ９７はシリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａに一致せず、側壁面３ａよりも外側に位置する。
なお、図７Ｂに示される実施例では境界領域Ｒ９７は点の形をなしており、図７Ｃに示される実施例では境界領域Ｒ９７は線の形をなしている。すなわち、境界領域Ｒ９７が側壁面３ａよりも外側に位置するときには、突起９と噴射弁取り付けボス７とが互いに連結されているという見方もできる。

一方、図６Ａ及び図６Ｂに示される実施例では、突起９の側面のうち吸気ポート４に対面する側面部分９ｓｓは、突起９の側面の他の部分に比べて、シリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａに向けて最も内方に、すなわちシリンダヘッド本体３ｃに向けて拡がっている。一方、突起９の側面部分９ｓｓは特に図６Ｂに示されるように、突起９の先端部分９ａから内方に拡がった後に、シリンダヘッド本体３ｃの壁面部分３ｘに接続される。この場合、図６Ａ及び図６Ｂに示される実施例では、この壁面部分３ｘはシリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａに一致する。そうすると、図６Ａ及び図６Ｂに示される実施例では、突起９の側面のうちシリンダヘッド本体３ｃに向けて最も内方まで拡がる側面部分が接続されたシリンダヘッド３の壁面部分は、上述したシリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａであるということになる。そうすると、別の見方をすれば、突起９と噴射弁取り付けボス７との間の境界領域Ｒ９７が上述の壁面部分３ｘよりも外方に位置するときには、突起９と噴射弁取り付けボス７とが互いに連結されているということになる。

これらのことは、突起９とロアデッキ３ｄとの間の連結、突起９と保持具取り付けボス８との間の連結、及び噴射弁取り付けボス７とロアデッキ３ｄとの間の連結でも同様である。

図１０は、図４の線Ｚに沿って見たシリンダヘッド３の部分断面図である。図１０に示されるように、突起９は中実である。また、突起９はその突出軸線ＬＰに沿ってシリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａから外方に突出して延びており、燃料ポート６はその中心軸線ＬＦに沿って延びている。図１０に示される実施例では、突起９の突出軸線ＬＰが燃料ポート６又は燃料ポート６の中心軸線ＬＦと交差することなく気筒１ａまで延びるように、突起９が形成される。図示しない別の実施例では、突起９の突出軸線ＬＰが気筒１ａに到達するまでに燃料ポート６又は燃料ポート６の中心軸線ＬＦと交差するように、突起９が形成される。なお、突起９が円柱状などをなす場合には、上述の突出軸線ＬＰは突起９の中心軸線に一致する。

再び図１から図５を参照すると、シリンダブロック２はシリンダブロック本体２ｃを有し、シリンダブロック本体２ｃには、長手軸線ＬＥに関しシリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａと同じ側のシリンダブロック本体２ｃの側壁面２ａから外方に突出するセンサ取り付けボス１１が形成される。センサ取り付けボス１１にはボス穴１１ａが形成されており、ボス穴１１ａはノッキングの発生を検出するためのノックセンサを受容するのに適している。すなわち、センサ取り付けボス１１はノックセンサをシリンダブロック２に取り付けるのに適している。また、センサ取り付けボス１１の側面はシリンダブロック２のアッパデッキ２ｄに連結される。図示しない別の実施例では、センサ取り付けボス１１の側面はシリンダブロック２のアッパデッキ２ｄに連結されない。

図１から図５に示される実施例では、シリンダブロック２は単一のセンサ取り付けボス１１を備えている。この単一のセンサ取り付けボス１１は長手軸線ＬＥ方向に関しシリンダブロック２のほぼ中央に設けられる。具体的には、２番気筒＃２と３番気筒＃３との間であって、潤滑油通路１ｐと干渉しない位置に、センサ取り付けボス１１が設けられる。図示しない別の実施例では、センサ取り付けボス１１は例えば１番気筒＃１と２番気筒＃２との間、又は、３番気筒＃３と４番気筒＃４との間に設けられる。

特に図２に示されるように、１番気筒＃１及び２番気筒＃２では、突起９はそれぞれ対応する噴射弁取り付けボス７に関しセンサ取り付けボス１１と反対側に設けられる。これに対し、３番気筒＃３及び４番気筒＃４では、突起９はそれぞれ対応する噴射弁取り付けボス７に関しセンサ取り付けボス１１と同じ側に設けられる。しかも、図２に示されるように、４番気筒＃４では、突起９は対応する噴射弁取り付けボス７とセンサ取り付けボス１１とを結ぶ直線ＬＬ上に設けられる。一方、１番気筒＃１，２番気筒＃２，３番気筒＃３では、突起９が対応する噴射弁取り付けボス７とセンサ取り付けボス１１とを結ぶ直線外に設けられる。図示しない別の実施例では、すべての気筒において、突起９は対応する噴射弁取り付けボス７とセンサ取り付けボス１１とを結ぶ直線上に設けられる。図示しない更に別の実施例では、すべての気筒において、突起９は対応する噴射弁取り付けボス７とセンサ取り付けボス１１とを結ぶ直線外に設けられる。

さて、このようにシリンダヘッド３に突起９を有する機関本体１において、センサ取り付けボス１１にノックセンサを取り付けてノックセンサのＳ／Ｎ比を検出したところ、突起９を有さない場合に比べて、ノックセンサのＳ／Ｎ比が３０％以上向上することが判明した。すなわち、シリンダヘッド３に上述した突起９を設けると、ノッキングの発生をより正確に検出できるのである。これは次の理由によると考えられる。

すなわち、突起９が設けられると、シリンダヘッド３の剛性が高められる。この場合、シリンダヘッド３を貫通する燃料ポート６に付設された噴射弁取り付けボス７に隣接して突起９を設けることにより、燃料ポート６によるシリンダヘッド３の剛性の低下が抑制され、又はシリンダヘッド３の剛性が高められる。その結果、ノッキングの発生を表す振動がノックセンサにより良好に到達可能となり、したがってノッキングの発生がより正確に検出可能となる。また、図２を参照して説明したように、３番気筒＃３及び４番気筒＃４では、突起９はそれぞれ対応する噴射弁取り付けボス７に関しセンサ取り付けボス１１と同じ側に設けられる。その結果、３番気筒＃３及び４番気筒＃４からノックセンサに到る、ノッキングの発生を表す振動の伝達経路の剛性が高められる。したがって、ノッキングの発生がより正確に検出可能となる。一方、内燃機関の運転時にシリンダヘッド３の温度がかなり高くなると、シリンダヘッド３が軟化し、シリンダヘッド３の柔軟性が高まる。その結果、突起９の自由端部分９ａが突起９の固定端部分９ｂに対し振動ないし変形しやすくなる。このため、ノイズとなる振動が突起９に到達し、それによって自由端部分９ａが振動されると、ノイズとなる振動がノックセンサに到達するのが抑制される。どのような理由にせよ、ノックセンサのＳ／Ｎ比が高められることが実際に確認されている。

図１１から図１５は本発明による種々の別の実施例を示している。

図１１に示される実施例では、すべての突起９がそれぞれ対応する噴射弁取り付けボス７に関しセンサ取り付けボス１１と同じ側に設けられる。その結果、すべての気筒においてノッキングの発生を表す振動の伝達経路の剛性が高められ、したがってノッキングをより確実に検出することができる。

図１２に示される実施例では、すべての突起９がそれぞれ対応する噴射弁取り付けボス７に関しセンサ取り付けボス１１と反対側に設けられる。この場合にもシリンダヘッド３の剛性が高められ、したがってノッキングをより確実に検出することができる。

図１３に示される実施例では、すべての気筒１ａにセンサ取り付けボス１１が設けられる。したがって、ノッキングをより確実に検出することができる。この点、図２に示される実施例と図１３に示される実施例を包括的に表現すると、少なくとも１つの気筒１ａにおいてセンサ取り付けボス１１が設けられるということになる。

図１４に示される実施例では、例えばセンサ取り付けボス１１から最も遠い４番気筒＃４の噴射弁取り付けボス７に隣接して単一の突起９が設けられる。したがって、ノックセンサから最も遠い４番気筒＃４におけるノッキングをより確実に検出することができる。図示しない別の実施例では、２つ又は３つの突起９が設けられる。したがって、包括的に表現すると、シリンダヘッド３は、少なくとも１つの噴射弁取り付けボス７に隣接しつつシリンダヘッド本体３ｃの側壁面３ａから外方に突出する少なくとも１つの突起を備えているということになる。

図１５に示される実施例では、突起９を貫通してそれぞれ対応する気筒１ａまで延びる貫通孔９ｃが形成される。この場合、突起９の突出軸線ＬＰが燃料ポート６又は燃料ポート６の中心軸線ＬＦと交差しないので、貫通孔９ｃは燃料ポート６と交差することなく気筒１ａまで延びる。貫通孔９ｃは筒内圧センサ（図示しない）を取り付けるのに適している。すなわち、図１５に示される実施例では、ノッキングの発生を確実に検出しつつ筒内圧を検出することが可能となる。

図１６は、上述の実施例の機関本体１を有する筒内直接噴射式内燃機関Ａの全体図を示している。図１６を参照すると、２０はピストン、２１は燃焼室、２２は吸気ポート４の出口に配置された吸気弁、２３は吸気ポート４の入口に連結された吸気通路、２４は排気ポート５の入口に配置された排気弁、２５は排気ポート５の出口に連結された排気通路、２６は点火栓受容孔３ｓに受容された点火栓、２７は噴射弁取り付けボス７により燃料ポート６に取り付けられ、それぞれ対応する気筒１ａ内に燃料を直接噴射するための筒内直接噴射式燃料噴射弁、２８はセンサ取り付けボス１１に取り付けられ、ノッキングの発生を検出するためのノックセンサをそれぞれ示す。吸気通路２３内には、機関駆動式又は排気駆動式の過給器２３ａが配置される。

電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。ノックセンサ２８の出力信号はＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して点火栓２６及び燃料噴射弁２７に接続される。

図１６に示される内燃機関Ａでは例えば次のような点火時期制御が行われる。すなわち、点火時期を進角すると、機関出力を高めることができる。ところが、点火時期を進角すると、ノッキングが発生しやすくなる。そこで図１６に示される内燃機関Ａでは、ノッキングが発生していると判別されない限り点火時期を進角し、ノッキングが発生していると判別されたときに点火時期を遅角するようにしている。その結果、ノッキングの発生を抑制しつつ機関出力を高く維持することができる。

図１６に示される内燃機関Ａでは、吸気通路２３内に過給器２３ａが設けられるので、例えば機関低回転運転時にも筒内圧が高くなっている。その結果、ピストン２０の運動に起因するノイズが大きくなるおそれがある。図１６に示される内燃機関Ａの機関本体１では、このような場合にもノッキングの発生をより正確に検出することができる。

図１７は点火時期制御を実行するルーチンを示している。このルーチンは一定時間ごとの割り込みによって実行される。
図１７を参照すると、ステップ１００ではノックセンサ２８の出力に基づいてノッキングが発生しているか否かが判別される。ノッキングが発生していると判別されたときにはステップ１０１に進み、点火時期が小さな一定量だけ遅角される。これに対し、ノッキングが発生していないと判別されたときにはステップ１０２に進み、点火時期が小さな一定量だけ進角される。

１機関本体
１ａ気筒
２シリンダブロック
２ｃシリンダブロック本体
３シリンダヘッド
３ｃシリンダヘッド本体
３ａ側壁面
６燃料ポート
７噴射弁取り付けボス
９突起
１１センサ取り付けボス
２７燃料噴射弁
２８ノックセンサ
ＬＥ長手軸線
Ａ筒内直接噴射式内燃機関

Claims

シリンダブロックと、シリンダブロックの頂面上に固定されたシリンダヘッドとを含む機関本体を備え、前記機関本体はその長手軸線に沿って整列された複数の気筒を有し、前記シリンダヘッドが、シリンダヘッド本体と、前記長手軸線に関し吸気ポートが形成された側の前記シリンダヘッド本体の側壁面からそれぞれ対応する気筒まで延びる複数の燃料ポートと、前記燃料ポートの開口周りの前記シリンダヘッド本体の前記側壁面からそれぞれ突出する複数の噴射弁取り付けボスであって、前記燃料ポートに筒内直接噴射式燃料噴射弁をそれぞれ取り付けるのに適した噴射弁取り付けボスと、少なくとも１つの前記噴射弁取り付けボスに隣接しつつ前記シリンダヘッド本体の前記側壁面から突出する少なくとも１つの突起と、を備えており、前記シリンダブロックが、シリンダブロック本体と、前記長手軸線に関し前記シリンダヘッド本体の前記側壁面と同じ側の前記シリンダブロック本体の側壁面から突出するセンサ取り付けボスであって、ノックセンサを取り付けるのに適したセンサ取り付けボスを備えている、筒内直接噴射式内燃機関。
前記シリンダヘッドが、すべての前記噴射弁取り付けボスに隣接しつつ前記シリンダヘッド本体の前記側壁面からそれぞれ突出する複数の前記突起を備えている、請求項１に記載の筒内直接噴射式内燃機関。
前記突起が隣接する前記噴射弁取り付けボスに連結されている、請求項１又は２に記載の筒内直接噴射式内燃機関。
前記突起が前記シリンダヘッドのロアデッキに連結されている、請求項１から３までのいずれか一項に記載の筒内直接噴射式内燃機関。
前記突起がそれぞれ対応する吸気ポートの外壁面に連結されている、請求項１から４までのいずれか一項に記載の筒内直接噴射式内燃機関。
前記突起が前記噴射弁取り付けボスに関して前記センサ取り付けボスと同じ側に設けられている、請求項１から５までのいずれか一項に記載の筒内直接噴射式内燃機関。
前記突起が前記噴射弁取り付けボスと前記センサ取り付けボスとを結ぶ直線上に設けられている、請求項６に記載の筒内直接噴射式内燃機関。
前記シリンダブロックが単一の前記センサ取り付けボスを備えている、請求項１から７までのいずれか一項に記載の筒内直接噴射式内燃機関。
前記センサ取り付けボスが前記長手軸線方向に関し前記シリンダブロックのほぼ中央に設けられている、請求項８に記載の筒内直接噴射式内燃機関。
前記突起が前記シリンダヘッドの他の部分に連結されていない自由端部分を有している、請求項１から９までのいずれか一項に記載の筒内直接噴射式内燃機関。
前記突起がその突出軸線に沿って前記シリンダヘッド本体の前記側壁面から突出して延びており、前記突起の前記突出軸線が前記燃料ポートと交差することなく対応する気筒まで延びるように前記突起が形成される、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の筒内直接噴射式内燃機関。
前記突起が円柱状をなしている、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の筒内直接噴射式内燃機関。
シリンダブロックと、シリンダブロックの頂面上に固定されたシリンダヘッドとを含む機関本体を備え、前記機関本体はその長手軸線に沿って整列された複数の気筒を有し、前記シリンダヘッドが、シリンダヘッド本体と、前記長手軸線に関し吸気ポートが形成された側の前記シリンダヘッド本体の側壁面からそれぞれ対応する気筒まで延びる複数の燃料ポートと、前記燃料ポートの開口周りの前記シリンダヘッド本体の前記側壁面からそれぞれ突出する複数の噴射弁取り付けボスであって、前記燃料ポートに筒内直接噴射式燃料噴射弁をそれぞれ取り付けるのに適した噴射弁取り付けボスと、前記シリンダヘッド本体の前記側壁面から突出すると共に、少なくとも１つの前記噴射弁取り付けボスを前記シリンダヘッドのロアデッキに連結する少なくとも１つの連結部分と、を備えており、前記シリンダブロックが、シリンダブロック本体と、前記長手軸線に関し前記シリンダヘッド本体の前記側壁面と同じ側の前記シリンダブロック本体の側壁面から突出するセンサ取り付けボスであって、ノックセンサを取り付けるのに適したセンサ取り付けボスを備えている、筒内直接噴射式内燃機関。
請求項１から１３までのいずれか一項に記載の筒内直接噴射式内燃機関の制御装置であって、前記噴射弁取り付けボスに取り付けられ、筒内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁と、前記センサ取り付けボスに取り付けられ、ノッキングの発生を検出するためのノックセンサと、前記シリンダヘッドに形成された点火栓受容孔に取り付けられた点火栓と、点火時期を制御する制御器と、を備え、前記制御器は前記ノックセンサの出力に基づいて点火時期を制御する、制御装置。